Modelo OSI - Camada 3

Camada de Rede (3) – Network Layer

Funções

- Encaminhamento e endereçamento lógico (Ex: IP Adress) dos dados.

- Transporte de tráfego entre máquinas não interligadas localmente.

Dispositivos (Layer 3 Devices) e Funcionalidades

O dispositivo mais comum definido nesta camada é o router, pois é um dos que assegura os serviços de encaminhamento numa “Internetworking” e só se “preocupam” apenas com a localização lógica das redes.

Todos os routers possuem routing tables. Uma routing table é uma lista onde constam todas as redes conhecidas pelo router, bem como o melhor caminho a percorrer para a transmissão de pacotes (mais especificamente estão definidas as portas de saída [outgoing ports] e o endereço [address]).

Durante o caminho entre o host transmissor e o host destinatário, o pacote irá passar (“saltar”) por diversos routers. Cada vez que chega a um, é lido o endereço IP do pacote e decidido o que fazer com ele (ou é enviado para uma das redes ou enviado para o próximo router). O caminho percorrido pelo pacote de um router para outro denomina-se hop, sendo que o próximo router onde o pacote irá ser analisado denomina-se Next Hop Router.  O processo de seleccionar o melhor caminho a percorrer pelos pacotes denomina-se routing.

Os routers possuem diversas funcionalidades. São elas:
  -Partem domínios de broadcast (e limita-os) e de colisão (alguns switchs mais avançados [mesmo sendo considerados da camada Data-Link] também têm esta funcionalidades), mas não propagam mensagens de broadcast ou multicast.
  -Cada interface é uma rede isolada (tem um n° identificação exclusivo e cada host utiliza esse mesmo endereço de rede).
  -Determinam para que router o pacote deve ser enviado devido à utilização do endereço lógico no cabeçalho do mesmo.
  -Podem utilizar listas de acesso (criadas por um administrador) para gerir a segurança dos pacotes de entrada ou saída.
  -Possibilita a comunicação entre Virtual LANs (VLANS).
  -Pode funcionar apenas em modo bridge (função tipicamente associada a dispositivos da camada Data-Link) e efectuar efectuar routeamento de pacotes (na mesma interface) em simultâneo.
  -Assegura a Qualidade do Serviço (Quality of Service - QoS) para tipos específicos de tráfego de dados.

Tipos de Pacotes e Protocolos

Existem 2 tipos de pacotes utilizados na camada de rede:
- Pacotes de Dados (Data Packets): Pacotes utilizados para transporte de dados pela rede. Os protocolos utilizados para suportar tráfego deste tipo são denominados Routed Protocols.

- Pacotes de Actualização (Router Update Packets): Utilizado para transporte de actualizações sobre routers vizinhos, estes pacotes são utilizados na formação e manutenção das tabelas de encaminhamento de cada router. Os protocolos utilizados para suportar tráfego deste tipo denominam-se Routing Protocols.

Routed Protocols

Os protocolos deste tipo têm como funções principais disponibilizar um esquema de endereçamento que permita identificar redes e os hosts de cada uma individualmente, encapsular segmentos de camada 4 em pacotes e incluir endereços aos mesmos, direccionar um pacote entre uma ou mais redes até chegar ao host destinatário e “desencapsular” (remover) o cabeçalho de um pacote (remove the packet header) e enviar o segmento à camada 4  (camada de transporte).

Os protocolos mais comuns nesta categoria são o IP (IPv4 e IPv6), IPX (Novell), AppleTalk e DECNet. Neste documento iremos focar no protocolo IP.

As características mais importantes do protocolo IP são quatro:

-> Low overhead (Cabeçalho pequeno) – “Faz o que tem de fazer”; Rapidez

-> Connectionless – Não estabelece ligação com o destinatário antes de enviar pacotes.

-> “Melhor esforço” (não confiável): Não garante a recepção, não verifica se chegou ao destino nem reenvia pacotes.

-> Precisa apenas de saber o tamanho máximo do pacote que pode ser enviado, independentemente do meio de transmissão. 

IPv4 Packet Header (Cabeçalho de um pacote IPv4)

IP Header (Cabeçalho de um IP)

Composição de um endereço IPv4 (Tipo Hierárquico)

Routing Protocols

Os protocolos deste tipo são nada mais nada menos do que um conjunto de regras utilizadas para efectuar a troca de informações. Para os routers poderem efectuar a transmissão de informação (pacotes) entre eles, é necessário que os mesmos saibam que caminhos devem utilizar. Estes “caminhos” podem ser definidos por um administrador de sistemas (determina a rota que os pacotes terão que percorrer do ponto A para o ponto B) ou os routers podem “definir entre eles” qual o melhor caminho a ser percorrido pelo pacote (e é aqui que entram os protocolos como o RIP, EIGRP e OSPF por exemplo).